FR2938180A1 - Total knee prosthesis placement assisting system for patient, has processing units processing three records and record of articulation center of ankle to determine reference plane whose perpendicular is parallel to transepicondylar line - Google Patents

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Abstract

The system has a computer unit for processing information. A display unit displays data or information acquired, recorded and/or calculated by the computer unit. Processing units process record of articulation center of an ankle and three records corresponding to an internal edge (30) of an anterior tibial tuberosity (TTA), to a center (CG) of a tibial spines and to foot (P) of posterior cruciate ligament, respectively for determining a reference plane (PR). The normal of the reference plane is parallel to a transepicondylar line (L').

Description

La présente invention concerne un système d'aide ou d'assistance à la pose d'une prothèse totale de genou (PTG). The present invention provides a support system or assistance with the installation of a total knee arthroplasty (TKA). ARRIERE PLAN DE L'INVENTION La mise en place d'une prothèse totale du genou doit satisfaire un certain nombre d'exigences qui sont notamment la restauration de l'alignement en extension des trois points que sont le centre de la rotule de la hanche, le centre du genou et le centre de la cheville, la stabilité en flexion et en extension de l'articulation et un placement correct du système extenseur (glissement harmonieux de la rotule dans la gorge patellaire de la prothèse). BACKGROUND OF THE INVENTION The introduction of a total knee prosthesis must satisfy a number of requirements which include the restoration of the alignment extension of the three points that are the center of the ball of the hip, the knee center and the center of the ankle, the stability in flexion and extension of the joint and proper placement of the stent system (harmonious sliding of the patella in the patellar groove of the prosthesis). Les défauts de positionnement en rotation du com- posant fémoral de la prothèse par rapport au composant tibial induisent des déséquilibres ligamentaires et des défauts cinématiques fémoro patellaires. Positioning defects in rotation of the femoral component of the prosthesis relative to the tibial component induce ligament imbalances and kinematic femoral patellar defects. Les PTG actuellement disponibles proposent une instrumentation qui n'empêche pas ces malpositions dont la fréquence varie entre 10 et 30 % des cas. The PTG currently available offer instrumentation that does not prevent these misalignments whose frequency varies between 10 and 30% of cases. La littérature spécialisée sur cette question considère de manière majoritaire que la ligne qui passe par les épicondyles (transépicondylienne) constitue une approximation acceptable de l'axe géométrique de l'articulation fémur / tibia. The literature on this subject considers majority so that the line which passes through the epicondyles (transépicondylienne) is an acceptable approximation of the geometric axis of the articulation femur / tibia. Cette ligne pourrait constituer une référence intéressante pour la reconstruction de l'articulation. This line could be an interesting reference for the reconstruction of the joint. Il est cependant très difficile de l'acquérir avec précision pendant la phase opératoire pour pouvoir en constituer une donnée exploitable par un système d'intervention chirurgicale assistée par ordinateur. It is very difficult to acquire accurately during the operative phase to be able to form a workable given by a surgical system aided. Certains praticiens considèrent que cet axe forme un angle moyen de 3° avec la ligne intercondylienne et appliquent cette rotation systématique (vers l'extérieur) au composant fémoral de la prothèse. Some practitioners believe that this axis forms an average angle of 3 ° with the intercondylar line and applying a systematic rotation (outward) to the femoral component of the prosthesis. Il s'avère que cette approche n'est pas satisfaisante car la valeur de cet an- gle est très dispersée d'un sujet à l'autre pour qu'une valeur moyenne appliquée systématiquement soit un bon compromis. It turns out that this approach is not satisfactory because the value of this an- gle is very scattered from one subject to the other for an average value systematically applied to be a good compromise. En outre, l'inventeur a constaté que l'articulation à restaurer est bien souvent le siège de contraintes et d'efforts qui ont conduit au fil du temps à des déformations ou des déplacements non négligeable relatifs des tibia et fémur, notamment en rotation, qui influencent la cinématique de l'articulation. Furthermore, the inventor has found that the joint to restore is often the seat of stress and effort that led over time to deformation or significant relative displacements of the tibia and femur, especially in rotation, influencing the kinematics of the joint. Des acqui- sitions par imagerie de cette géométrie et cinématique ne rendent pas toujours compte de ces déformation ou dépla- cements dont on constate l'existence en cours d'intervention alors que le jeu du système ligamentaire sur la géométrie et la cinématique de l'articulation a été modifié. imaging and takeovers, this geometry and kinematics do not realize these displacements or deformation which is found to exist during the operation while the game system of the ligament on the geometry and kinematics of the hinge was changed. Il s'ensuit qu'une assistance informatique de l'acte chirurgical fondée sur ces acquisitions pré-opératoires n'est pas tout à fait à même de conduire à une bonne restauration. It follows that an IT support of surgery based on the pre-operative acquisitions is not quite able to lead to a good restaurant. Il existe aujourd'hui un besoin mal satisfait d'aide au placement correct des deux éléments prothétiques d'une prothèse totale de genou, respectivement sur le fémur et le tibia pour que la cinématique fémoro patellaire soit la plus harmonieuse possible et pour que l'équilibre ligamentaire de l'articulation soit respecté tant en extension qu'en flexion. There is now a need dissatisfied aid correct placement of the two prosthetic components of a total knee replacement, to the femur and tibia to the patella femoral kinematics is as harmonious as possible and that ligament balance of the joint is observed both in flexion extension. C'est un des buts de l'invention que d'offrir au chirurgien un système d'assistance à la pose de ces deux éléments conduisant à une reconstruction de l'articulation du genou dans laquelle les malpositions en rotation des composants de la prothèse sont évitées. It is a goal of the invention to provide the surgeon with a system of assistance to the installation of these two factors leads to a reconstruction of the knee joint in which the rotating component malposition of the prosthesis are avoided. OBJET DE L'INVENTION A cet effet, l'invention est partie de différents travaux pour pouvoir identifier un référentiel qui soit commun au tibia et au fémur et qu'il est aisé de définir pendant l'intervention à l'aide d'une procédure d'acquisition de la géométrie des extrémités fémorales et tibiales articulées. OBJECT OF THE INVENTION To this end, the invention is part of various works in order to identify a repository that is common to the tibia and femur and it is easy to identify during surgery using a procedure acquisition of the geometry of the femoral and tibial ends articulated. C'est alors dans ce référentiel commun qu'un programme de coupes osseuses est proposé pour obtenir un équilibre ligamentaire de l'articulation pro- thésée et un fonctionnement optimisé du système extenseur naturel en coopération avec les éléments de la prothèse. Then in this common repository that bone cuts program is proposed for a ligament balance of pro- thésée joint and optimized operation of the natural extensor system in cooperation with the elements of the prosthesis. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention a donc pour objet un système d'aide ou d'assistance à la pose d'une prothèse to- tale de genou sur un patient, comportant un appareil de navigation pour chirurgie orthopédique comprenant: - une unité informatique de traitement d'informations, - des moyens d'observation d'une partie détermi- née de l'espace, - des moyens de marquage d'un ou plusieurs objets logés dans cet espace, reconnus et repérés par les moyens d'observation dans ledit espace pour constituer des moyens d'acquisition de données pour l'unité informati- que, - des moyens d'affichage de données ou d'informations acquises par l'unité informatique et/ou enregistrées dans celle-ci et/ou calculées par celle-ci et - des moyens de commande de l'unité informatique, caractérisé en ce que les moyens d'acquisition transmettent à l'unité informatique trois relevés correspondant respectivement au bord interne de la tubérosité tibiale antérieure, au cent BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention thus provides a support system or assistance to the installation of a knee prosthesis to- tal of a patient having an orthopedic navigation apparatus including: - a computer processing unit of information, - means for observing a born determined part of the space, - means for marking one or more objects housed in this space, recognized and identified by means of measurement in said space to constitute data acquisition means for the computer unit, - means for displaying data or information acquired by the computer unit and / or stored therein and / or calculated by the latter and - the computer unit control means, characterized in that the acquisition means transmit to the computer unit three readings corresponding to the inner edge of the tibial tuberosity respectively, in percent re des épines tibiales et au pied du ligament croisé postérieur (définissant la ligne dite d'Akagi) et en ce que cette unité informatique dé-termine à partir de ces relevés et de celui du centre de l'articulation de la cheville un plan de référence dont toute perpendiculaire est parallèle à la ligne transépicondylienne. re the tibial spines at the foot of the posterior cruciate ligament (defining said line Akagi) and in that said computer unit-ends from these statements and from that of the center of the ankle joint of a plane reference from which all angles is parallel to the line transépicondylienne.

Le chirurgien dispose alors d'un référentiel uni- que pour le tibia et pour le fémur puisqu'à partir de relevés reproductibles, fiables et précis effectués sur le tibia, il connaît la direction de l'axe théorique de rotation du tibia par rapport au fémur. The surgeon then has a uniform repository for the tibia and the femur because from reproducible readings, accurate and reliable performed on the tibia, he knows the direction of the theoretical axis of rotation of the tibia relative to femur.

La technique chirurgicale reste par ailleurs pratiquement identique à celle aujourd'hui couramment pratiquée à l'ide d'un système de navigation (chirurgie naviguée). The surgical technique is also almost the same as now commonly practiced in the idea of ​​a navigation system (navigated surgery). En effet, le chirurgien procède à la résection tibiale à la hauteur qu'il choisit en tenant compte notam- :LO ment des propositions du système élaborées à partir des relevés effectués pendant l'intervention. Indeed, the surgeon proceeds to the tibial resection height he chooses, taking into account in particular: LO ment of system proposals drawn from the statements made during the procedure. Il met en place en suite un fantôme du plateau de l'embase tibiale qui doit recevoir le plateau mobile de sorte que, quand le chirurgien estime que ce plateau est dans sa position op- 15 timale - par exemple lorsqu'il estime que la couverture osseuse par cette embase est satisfaisante, il (ou l'appareil de navigation) peut apprécier l'angle que forme avec le plan de référence, la ligne transversale médiane qui partage l'embase en deux demi embases égales 20 et qui correspond à la projection sur cette embase de la ligne qui représenterait la ligne d'Akagi du plateau de polyéthylène. It establishes in following a ghost of the tray of the tibial tray which is to receive the movable platen so that, when the surgeon believes that the tray is in its op- position 15 timale - for example if he considers that the cover bone by this base is satisfactory, he (or the navigation apparatus) can enjoy the angle formed with the reference plane, the median transversal line which divides the base into equal bases 20 and which corresponds to the projection on this base line that would represent the line Akagi polyethylene tray. Cet angle lui donnera la valeur de l'angle de rotation qu'il doit donner au composant fémoral de la prothèse. This angle will give it the value of the angle of rotation that should give the femoral component of the prosthesis. Ainsi, l'axe transépicondylien de 25 l'articulation prothésée sera-t-il perpendiculaire au plan de référence fourni par le système d'assistance selon l'invention. Thus, the transepicondylar axis of the prosthetic joint 25 there will be perpendicular to the reference plane provided by the assistance system according to the invention. Il pourra alors procéder aux coupes osseuses du fémur qui seront toutes perpendiculaires à ce plan de ré- 30 férence donc parallèles à l'axe transépicondylien. He can then make the bone cuts femur of which will be perpendicular to this plane of re ference 30 therefore parallel to the axis transepicondylar. Le chirurgien procédera ensuite aux ajustements médio-latéraux du composant fémoral nécessaires au respect de la trajectoire anatomique de la rotule dans la gorge trochléerine de la partie patellaire de la prothèse. The surgeon will then proceed to the medial-lateral adjustments of the femoral component necessary to meet the anatomical path of the ball in the trochléerine groove of the patellar portion of the prosthesis. 35 Il s'ensuit que l'équilibre ligamentaire de l'articulation prothésée est respecté et que la position de la partie çatellaire de l'implant fémoral peut être adaptée simplement à la trajectoire naturelle de la rotule. 35 It follows that the ligament balance of the prosthetic joint is respected and that the position of the çatellaire portion of the femoral implant can be adapted simply to the natural trajectory of the ball.

Le chirurgien pourra simuler toutes ces coupes avec le système d'assistance de l'invention et simuler la mise en place d'implants connus. The surgeon can simulate all these cuts with the assistance system of the invention and simulate the installation of known implants. Il constatera que, tant pour l'implant tibial dont le centre sera contenu dans le plan de référence que pour l'=implant fémoral, parfois, 1.0 pour satisfaire le système d'assistance selon :L'invention, il peut être amené à placer ces composants dans des positions telles que la couverture osseuse obtenue sera différente de celle à laquelle il est habitué et peut--être inacceptable. He will find that both the tibial implant, the center will be contained in the reference plane for the femoral implant = sometimes 1.0 to satisfy the assistance system according to The invention, it may be necessary to place these components in positions such that the resultant bone coverage is different from that at which it is used and can - be unacceptable. 15 C'est pourquoi l'invention conduira vraisemblablement à la conception d'une nouvelle génération d'implants qui présenteront une dissymétrie beaucoup plus accentuée que celle qu'ils présentent actuellement. 15 Therefore the invention is likely to lead to the design of a new generation of implants that will present an asymmetry much steeper than the one they currently have. D'autre3 caractéristiques et avantages de 20 :L'invention ressortiront de la description donnée ci- après d'un exemple de réalisation de l'invention. On other3 features and advantages of 20: The invention will emerge from the description given below of an exemplary embodiment of the invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels . BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Reference is made to the attached drawings in which. 25 - la figure 1 est une vue schématique du système mis en oeuvre selon l'invention - la figure 2 est une vue de dessus schématique d'un genou en extension sur laquelle on a représenté la trace du plan de référence déterminé par le système 30 d'assistance de l'invention. 25 - FIG 1 is a schematic view of the system implemented according to the invention - Figure 2 is a schematic top view of a knee in extension on which there is shown the trace from the reference plane determined by the system 30 support of the invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En se reportant à la figure 1, la station de navigation représentée comporte une unité informatique 1 en façade de laquelle est disposé un écran d'affichage 2. 35 Cette unité est solidaire d'un bâti 3 qui, dans le cas de la figure, comporte deux cadres latéraux 3a et 3b formant en partie inférieure, les pieds de la station et en partie supérieure, des poignées pour son transport. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to Figure 1, the navigation station shown comprises a computer unit 1 in front of which is disposed a display screen 2. This unit 35 is secured to a frame 3 which, in the case of the figure, comprises two side frames 3a and 3b forming the lower part, the legs of the station and at the top, handles for its transport. Ces cadres latéraux sont reliés entre eux et à une colonne 4 télescopique située à l'arrière de l'unité informatique 1, représentée dans son état de service. These side frames are interconnected and is from 4 telescopic column on the back of the computer unit 1, shown in its state of service. Au sommet de cette colonne, la station de navigation comporte une uni-té 5 d'observation d'un champ opératoire sous la forme d'un boîtier 6 relié à la colonne 4 par une articulation du genre rotule. At the top of this column, the navigation station comprises a uni-ty 5 observation of a surgical site in the form of a housing 6 connected to the column 4 by an articulation of the ball type. L'orientation du boîtier 6 par rapport à la colonne 4 est effectuée au moyen de poignées 7 de réglage qui permettent au chirurgien d'orienter le boîtier 6 dans la direction qui l'intéresse et, au moyen d'organes appropriés 8, qui actionnés permettent de déverrouil- ler l'articulation et qui, au repos, la verrouille l'orientation du boîtier une fois réglée. The orientation of the housing 6 relative to the column 4 is performed by means of handles 7 of adjustment that allow the surgeon to orient the housing 6 in the direction of interest and, by means of appropriate bodies 8, which operated l déverrouil- allow the joint and which, at rest, lock the orientation of the housing once adjusted. Pour aider à cette orientation, le boîtier 6 comporte un émetteur 9 de faisceau laser formant pointeur. To assist in this orientation, the housing 6 includes a transmitter 9 of the laser beam forming pointer. Aux extrémités latérales du boîtier 6, les moyens d'observation du champ opératoire possèdent des émetteurs récepteurs de télémétrie infrarouge 10 grâce auxquels tout objet placé dans le champ d'observation est reconnu et repéré. The lateral ends of the housing 6, the observation means of the drape have telemetry infrared transceivers 10 through which any object placed in the observation field is recognized and identified. Cette reconnaissance et ce repérage sont obtenus de manière connue grâce à des marqueurs qui sont solidaires de l'objet, ces marqueurs étant constitués par exemple par des réflecteurs sphériques des signaux infrarouges émis par les moyens d'observation 5. Un palpeur 20 avec une poignée de manipulation 21 et une pointe active 22 est équipé de trois réflecteurs infrarouges fixes 23, 24 et 25. Lorsque ces réflecteurs 23, 24 et 25 sont dans le champ d'observation de la station de navigation, l'unité informatique connaît les coordonnées de la pointe 22 dans le repère de ce champ. This recognition and tracking are obtained in known manner by means of markers which are integral with the object, these markers being constituted for example by spherical reflector infrared signals emitted by the observation means 5. A sensor 20 with a handle handling 21 and an active tip 22 is equipped with three fixed infrared reflectors 23, 24 and 25. When these reflectors 23, 24 and 25 are in the observation of the navigation station field, the computer unit knows the coordinates of the tip 22 in the coordinate system of this field.

S'il s'agit, dans le programme de navigation, d'une rou- 7 fine d'acquisition des coordonnées d'un certain nombre de points pour par exemple définir la forme et la position d'un os ou d'un membre dans le champ observé, il convient Lorsque chacun de ces points sont contactés par le pointe 22, d'en relever les coordonnées au moyen d'une commande particulière de la station de navigation. If it is in the navigation program, a Ro- 7 fine acquisition coordinates of a number of points for example define the shape and position of a bone or limb in the observed field, it should When each of these points are contacted by the tip 22, to read coordinates by means of a particular control of the navigation station. Grâce à cette station, le système de l'invention peut relever toues les données dont il a besoin pour dé-terminer un plan de référence unique, celui représenté à la figure 2. Comme dans toute pose de prothèse assistée par un système de navigation, Le centre de la hanche est calculé par des mouvements de circumduction du membre. With this station, the system of the invention can take toues data they need to de-complete a single reference plane, the one shown in Figure 2. As with any installation of prosthesis-assisted navigation system, the hip center is calculated by a member of circumduction movements. La détermination du centre de la cheville est faite par l'acquisition d'un point sur la malléole interne et d'un point sur la malléole externe. Determining the center of the ankle is made by the acquisition of a point on the medial malleolus and a point on the lateral malleolus. Le centre CG du genou est au début déterminé par le centre des épines tibiales. CG center of the knee is early determined by the center of the tibial spines. On procède également au relevé de la géométrie du plateau supérieur du tibia T et de trois points spécifi- ques pour le système de l'invention : - le bord interne 30 de la tubérosité antérieure de ce dernier TTA, - le centre CG du genou qui est le centre des épines tibiales et - le pied P du ligament croisé postérieur. Is also carried out the survey of the geometry of the upper plate of the tibia T and three points spécifi- c to the system of the invention: - the inner edge 30 of the tibial tubercle latter TTA, - the center GC of the knee is the center of the tibial spines and - P foot posterior cruciate ligament. On dispose ainsi de l'orientation antéropostérieure du plan de référence unique PR qui passe par ces trois points e: coupe la partie supérieure du tibia T selon une trace L, appelée ligne d'Akagi. This provides the anteroposterior direction of the single reference plane PR that passes through these three points e: cut the top of the tibia T as The track, called Online Akagi. Ce plan passera, également, par l'articulation de la cheville. This plan will also, for the ankle joint. L'anatomie veut. Anatomy wants. que ce plan passe également par l'articulation de la hanche, aux ajustements près qui sont de l'initiative du chirurgien et sur lesquels il intervient en choisissant l'épaisseur du plateau de polyéthylène interposé entre chaque condyle de la pièce fémorale et la pièce tibiale. the plan also involves the hip joint, the adjustments that are near the initiative of the surgeon and in which it operates by choosing the thickness of the polyethylene plate interposed between each condyle of the femoral component and the tibial component .

On constate que ce plan PR est perpendiculaire à la ligne L' (transépicondylienne) qui passe par les épi-condyles EP1 et EP2 du fémur F. It is noted that this PR plane is perpendicular to the line L (transépicondylienne) passing through the epi-EP1 and EP2 condyles of the femur F.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1. REVENDICATIONS1. Système d'assistance à la pose d'une prothèse totale de genou sur un patient, comportant un appareil de navigation pour chirurgie orthopédique comprenant: - une unité informatique (1) de traitement d'informations, - des moyens d'observation (5) d'une partie dé-terminée de l'espace, - des moyens de marquage (23,24,25) d'un ou plu-sieurs objets logés dans cet espace, reconnus et repérés par les moyens d'observation (5) dans ledit espace pour constituer des moyens d'acquisition de données pour l'unité informatique, - des moyens d'affichage (2) de données ou d'in-formations acqu:_ses par l'unité informatique et/ou enregistrées dans celle-ci et/ou calculées par celle-ci et -des moyens de commande de l'unité informatique, caractérisé en ce que l'unité informatique (1) comporte des moyens de traitement de trois relevés réalisés par les moyens d'acquisition, correspondant respectivement au bord Interne (30) de la tubérosité tibiale antérieure (TTA), au centre (CG) des Assistance system for installation of a total knee prosthesis in a patient, comprising an orthopedic surgery navigation apparatus comprising: - a computer unit (1) for processing information, - observation means (5) a de-ended portion of the space, - marking means (23,24,25) of one or more man-eral objects housed in this space, recognized and identified by the observation means (5) in said space to constitute data acquisition means for the computer unit, - display means (2) data or in-acqu formations _ses by the computer unit and / or stored therein and / or calculated by this -des and control means of the computer unit, characterized in that the computer unit (1) comprises processing means of three readings made by the acquisition means, respectively corresponding to Internal edge (30) of the tibial tuberosity (TTA), center (CG) épines tibiales et au pied (P) du ligament croisé postérieur (définissant la ligne (L) dite d'Akagi) et du relevé du centre de l'articulation de la cheville, pour déterminer un plan (PR) de référence dont toute perpendiculaire est parallèle a la ligne transépicondylier_ne (L'). tibial spines and the foot (P) of the posterior cruciate ligament (defining the line (L) called Akagi) and the statement of the center of the ankle joint, to determine a plane (PR) of any reference which is perpendicular transépicondylier_ne parallel to the line (L ').
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